L’atomo è simile al sistema solare? Sì, per certi aspetti l’atomo è come un piccolissimo sistema solare, con un
nucleo centrale e una nuvola di elettroni che gli gira vorticosamente intorno disposti su più livelli energetici, ma per altri aspetti assolutamente no.
Analogia delle dimensioni
L’atomo di Cesio è un atomo di media grandezza, misura 2×10 alla -10° m, il nucleo del Cesio misura 10 alla -15° m, quindi l’atomo è 10 alla 5° più grande del suo nucleo.
Il sistema solare misura 1,2 X 10 alla 13°m (80 UA) di diametro, il diametro del sole è 1,4 x 10 alla 9°m,
quindi il sistema solare è 10 alla 4° più grande del Sole.
Il rapporto atomo/nucleo nel Cesio è 10 alla 5°, il rapporto sistema solare/sole è 10 alla 4°.
Analogia delle forze attrattive
Le forze attrattive celesti sono come le forze attrattive atomiche inversamente proporzionali al quadrato della
distanza.
Differenza sistema solare e atomo
Il pianeta possiamo vederlo e misurarlo, arrivando a definire la sua forma geometrica, della Terra non si dice che è sferica ma che è un geoide, invece dell’elettrone non si può neanche dire che è una pallina.
Del pianeta possiamo prevedere con certezza dove è adesso e dove sarà domani, ma dell’elettrone rispetto al
suo nucleo puoi saperlo così così, al massimo riusciamo a prevedere con quale probabilità si troverà in tal
posto.
Attorno al Sole girano 8 pianeti, attorno al nucleo tanti elettroni quanti sono i protoni, e poi solo due elettroni per orbitale.
I Pianeti girano attorno al piano equatoriale del Sole in un’unica direzione: in senso antiorario, mentre i due elettroni girano in direzioni opposte: spin opposti.
Se attendiamo un Pianeta sicuramente lo vedremo passare nel punto preciso che ci aspettavamo, invece dell’elettrone non possiamo prevederlo, possiamo solo prevedere la probabilità che sia in qualche punto dello spazio attorno al nucleo.
Quando la Terra gira attorno al Sole non emette radiazioni, ma quando un elettrone gira emette radiazioni,
onde elettromagnetiche, onde radio. Perdendo pian piano energia, l’elettrone dovrebbe secondo un movimento
a spirale cadere sul nucleo. Ma non e cosi.
Il principio di indeterminazione
Quindi abbiamo visto che gli oggetti grandi si comportano diversamente da come si comportano gli oggetti più piccoli. Questa diversità viene spiegata con il principio di indeterminazione di Eisemberg, ma l’indeterminazione dell’elettrone finisce quando sbatte contro qualcosa, questo è il momento in cui l’elettrone si materializza in un punto preciso.
Il vuoto dell’atomo
Abbiamo visto che l’atomo è 10 alla 5° più grande del suo nucleo, quindi è vuoto. Ma perché se è vuoto non riusciamo ad attraversare un muro di atomi ? Per due ragioni: la prima è che sulla superficie degli atomi del muro come sulla superficie della nostra mano ci sono elettroni che si respingono e poi per il principio di esclusione di Pauli.
Principio di esclusione di Pauli
Il principio di esclusione di Pauli è una legge della meccanica quantistica, che due elettroni (fermioni) non possono occupare lo stesso stato quantistico contemporaneamente, che quindi gli elettroni della nostra mano non possono occupare.